考研光谱色谱习题

⏹光分析导论

⏹原子发射光谱法AES (atomic emission spectroscopy)

⏹原子吸收光谱法AAS (atomic absorption spectroscopy)

⏹紫外可见光谱法UV-visible spectroscopy

⏹荧光分析法Fluorescence

⏹化学发光分析Chemiluminescence

⏹色谱法chromatography

Chapter 1 光分析导论p199-

光学分析法：根据物质发射的电磁辐射或电磁辐射与物质相互作用而建立起来的一类分析化学方法。应用于定性、定量和结构分析。

⏹电磁辐射的产生：

1. 光的二象性

2. 波尔理论：光波长不同，具有能量也不同波谱；

光子能量E=hν，转换成波长E= hc/λ

3.电磁波谱

◆电磁辐射与物质相互作用方式：

发射、吸收、反射、折射、散射、干涉、衍射、偏振等

⏹光学分析法分类：

光谱法（原子光谱（线）、分子光谱（带））、非光谱法；

一、发射光谱法：定义（物质通过电致、热致或光致激发等激发过程获得能量，变为激发态原子或分子M*，当从激发态过渡到低能态或基态时产生发射光谱。）

M* →− M + hv

参数：发射光谱的波长和强度

主要种类：γ射线光谱法；X射线荧光分析法；原子/分子荧光分析法；分子磷光分析法；原子发射光谱分析法；化学发光分析法二、吸收光谱法：定义(当物质“选择性”吸收相应的电磁辐射能（满足△E = hv），将产生吸收光谱（暗线/带）。) M + hv →− M*

主要种类：

Mōssbauer（γ射线区）谱法；紫外-可见分光光度法；原子吸收光谱法；红外光谱法；核磁共振波谱法

三、Raman散射

光谱分析法仪器和应用

1.4.1 光谱仪或分光光度计

⏹各类光谱仪的结构

光源：注意各种方法对应的光源（UV\FS\AAS\AES）

1.4.2 波长选择器单色仪

分光元件

⏹棱镜、光栅、滤光片（性能指标）

⏹概念：色散作用、色散能力、色散率（角色散率dθ/dλ、线

色散率dl/dλ和倒线色散率）、分辨率R

一、棱镜

在UV区：

n = A + B/λ2 + C/λ4

式中n为折射率，λ为波长，A、B、C为常数。

（1）色散率

棱镜的角色散率：角色散率越大，波长相差很小的两条谱线分得越开。增加光谱仪的角色散率办法：

（2）棱镜的分辨率R：指将两条靠得很近的谱线分开的能力。计算. 棱镜给出的光谱与波长有关，是非均排光谱。

二.光栅

光栅分光的依据

❑光栅公式：表示平面反射光栅的色散作用

d（sinα + sinθ）= nλ

公式中α和θ分别为入射角和衍射角，整数n为光谱级次，d为光栅常数（d＝a每一狭缝的宽度＋c两条狭缝之间的距离）。

光栅分光的依据：

光栅的特性用色散率、分辨能力和闪耀特性来表征。

光栅的角色散率dθ/ dλ：光栅的角色散率只决定于光栅常数d和光谱级次n，不随波长而变（常数），称为“匀排光谱”。这是光栅优于棱镜的一个方面。

在实际工作中用线色散率dl /dλ表示。对于平面光栅，f为焦距，

线色散率为

✓光栅的分辨率R等于光谱级次n与光栅刻痕总数N的乘积，即

在实际工作中，要想获得高分辨率，最现实的办法是采用大块的光栅，以增加总刻线数

闪耀光栅

▪闪耀波长、闪耀角

三、狭缝

单色器的分辨能力表示能分开最小波长间隔的能力，波长间隔大小取决分辨率、狭缝宽度和光学材料性质等。用有效带宽S

表示

S = DW

式中，D为线色散率倒数，W为狭缝宽度。当D固定时，S随W而变化。

原则：在不引起吸光度减少的情况下，采用尽可能大的狭缝宽度。

⏹1.4.3 检测器

光子检测器（光电管、PMT）、热检测器（PDA、CCD）：阅读材料1.4.4读出装置

1.4.5 光谱分析法主要应用于元素分析和结构分析。

1.5 原子能级与能级图（p225-

一、原子结构

原子光谱是原子外层电子（或称价电子）在两个能级之间跃迁而产生。原子的能级通常用光谱项符号n2s+1L J表示，用量子理论的四个量子数n、l、m、m s来描述每个电子的运动状态

二、原子能级与谱线

1.原子的能级可用两个光谱项符号表示。一般将低能级光谱项符号写在前，高能级写在后。

如，钠双线: Na 588.996nm 32S1/2→ 32P3/2

Na 589.593nm 32S1/2→ 32P1/2

2. 能级图

三、原子光谱的产生

⏹发射或吸收的能量：hν=ΔE

⏹电子的跃迁不能在任意两个能级之间进行，而必须遵循一定的

“选择定则”（P226）：

1，△n=0或任意正整数；

2，△L= ± 1跃迁只允许在S项和P项，P项和S项或D

项之间，D项和P项或F项之间，等；

3，△S=0，即单重项只能跃迁到单重项，三重项只能

跃迁到三重项，等；

4，△J=0，± 1。但当J=0时的跃迁是禁阻的。

⏹例外的情况：不符合光谱选律的谱线称为禁戒跃迁线。该谱线

一般产生的机会很少，谱线强度也很弱。

1.6谱线强度

⏹1.6.1 谱线强度：I ij = N i A ij hνij

式中Ni为单位体积内处于高能级i的原子数，Aij为i、j两能级间的跃迁几率，h为普朗克常数，νij为发射谱线的频率。

◆1.6.2 玻兹曼分布定律。N i/N0（P244

1.6.3影响谱线强度的因素（P228）